CN105263371A - 用于在低压下制备饮料的机器及所述机器的操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于制备饮料比如浓缩咖啡的机器(1)，其具有多个电能消耗设备(2)、至少一个内部能源(3)、连接至少一个外部能源(4)的连接装置和能量管理装置(5)，当所述机器连接所述外部能源(4)操作时或当情况并非如此时，所述能量管理装置(5)管理其在低压下的操作。本发明进一步公开了一种用于制备饮料的机器(1)的操作方法，所述机器具有当由所述内部和/或所述外部能源(3，4)供应电能时在低压下操作的装置。

Description

用于在低压下制备饮料的机器及所述机器的操作方法

技术领域

本发明涉及制备芳香饮料如例如浓缩咖啡类型的咖啡的机器领域，特别地涉及在能量条件下所述机器的自动操作，即无需连接外部能源，比如例如电能配电网。

本发明进一步涉及用于制备饮料的机器的操作方法，其具有在能量条件下自动操作的可能性。

背景技术

用于制备芳香饮料比如例如浓缩咖啡类型的咖啡和类似饮料的大多数机器是基于由外部能源供应电能来操作的，所述外部能源典型地为固定的电力配电网的形式。该类型机器其由固定的电力网自动操作的可能性，实现了一些用于某些类型的便携式用途的优点。

在这个意义上，在与由外部能源自动操作的所述类型的机器有关的现有技术中，已知几种解决方案，包括便携式机器(例如，US6,123,010)，和包括所述类型的机器的手动小推车(例如，CH699674A2)。在所有这些情形中，在使用各个储能装置(具体为例如电池或类似装置)中可利用能量之后，在再次能够使用所述机器之前必须对这些机器充电。这种直到电池再次被最小充电的操作中断造成了使用限制。用充好电的电池代替电量用尽电池的选择(例如，WO2012/046516Al)增加了机器的成本或其使用效果。

还已知具有在不同电压(最终复式电压)下操作的至少一些能量消耗元件的机器，取决于该机器是否处于使用所述存储设备(典型地在低压直流电(DC)下)的操作方式中，或连接外部电压源(典型地供应220V或110V的交流电(AC))。在这个意义上，现有技术中已知的机器被提供用于给定的额定电压下操作，即它们需要改变元件以便在具有不同配电网的标准电压的场所操作。文件EP1460353A2公开了一直在230VAC下操作的机器，其具有当基于电池操作时提高电压至该水平的换流器。由于所述换流器整合在便携式机器中，这种解决方案具有较低的能量效率和较大的重量。文件WO2006/102980A1提出分别在低压和来自配电网的额定电压下启动的两个加热设备。该类型的解决方案造成机器中有数量较大的和复杂的元件。

除了前述方面之外，当处于自动操作模式时可以在可接受的压力和温度条件下制备最少数量的饮料的机器非常重要。考虑到高电功率的需求，特别是流体加压和流体加热装置对其的需求，已知的机器不能连续地以自动操作模式提供制备最少数量至少六次浓缩咖啡类型的咖啡，优选地至少十二次浓缩咖啡类型的咖啡，或同等的能量服务。

考虑到具有不同类型的供应电压且没有元件副本的机器的操作灵活性，及后续重量和成本增加，以及考虑到在根据本文中考虑类型的饮料制备机器中能源的最优化管理，以便最优化使用能量储存装置提供的能量，前述文件中没有一篇公开一种解决方案。

发明内容

本发明的目标是提供用于制备饮料的机器，其具有采用内部能源操作的可能性，并且在内部能源不可利用的情况下，具有在连接至外部能源之后立即制备饮料的可能性，在外部能源的情况下包括具有较高的电压或非较高的电压。

根据权利要求1实现了这一目标。

特别地，根据本发明的第一个方面，利用具有能量分布、使用和控制装置的机器解决了所述目的，提供所述装置以使它们仅在低压下使用电力和以使它们可以在可操作地连接内部能源或外部能源，或者可选地同时连接内部能源和外部能源下操作。

根据一个优选的实施方案，提供所述机器中所有的电能消耗设备，以使它们仅在小于50V，优选地在24V至36V之间，优选地在直流下使用电力。因此，所述饮料制备机器的能量供应有利地由具有高能量效率的内部能源提供，包括以如下方式利用来自所述内部能源的直接能量供应到电能消耗设备：更好的安全条件和更少的总重量和成本，包括避免了所述机器电能消耗设备重复的结果，并且其中主要电能消耗设备的操作电压适于制备多种浓缩咖啡类型的饮料或类似饮料。

根据另一个优选的实施方案，根据本发明的机器具有提供的能量管理装置，以使其可以鉴别(包括识别和/或表征)优选地至少在饮料制备时期期间的每个连续时刻中，来自所述内部和/或外部能源的能量的可利用性。

根据另一个优选的实施方案，提供所述能量管理装置以使其可以确定何时由所述内部能源或所述外部能源或同时由两种类型的能源提供给电能消耗设备和/或提供给哪个电能消耗设备。

根据另一个优选的实施方案，提供所述能量管理装置，以使其可以确定能量供应周期的顺序和这些供应周期之间的间隔，以及改变至少一些所述电能消耗设备的操作参数，所述电能消耗设备包括流体加压装置和流体加热装置。

根据另一个优选的实施方案，提供所述能量管理装置，以使其在每种饮料制备循环期间可以将提供给所述电能消耗设备的平均功率值限定为最大450W，优选地最大350W。

根据另一个优选的实施方案，所述电能消耗设备包括流体加压装置和流体加热装置，并且其中其操作参数是相同的，与所述外部能源提供的电压值无关。

与本发明的第一个目标有关的另一个目标是提供在具有不同电能配电网的电压的场所不需要更换元件的机器。就是说，机器的主要元件具有类似的配置和额定操作参数，与外部能源(特别是固定类型的配电网)所提供的额定电压值无关。

根据本发明，利用如下机器解决了该目标，其至少暂时性具有连接至外部能源的变压装置，包括将较高电压的交流电(例如，230VAC)转变成低压的直流电(例如36VDC)的情形，其中所述变压装置是相同的，与使用的所述外部能源提供的额定电压无关。可选地，所述机器可以最终利用所述变压装置连接低压外部能源。

根据一个优选的实施方案，利用变压装置确保利用连接不同额定电压的外部能源所提供的电能，特别地，提供至少暂时性设置在外部能源和机器的低压元件之间的线路中的变压装置。

根据另一个优选的实施方案，当操作上连接时，所述变压装置被提供在机器机箱外部，优选地在相应的机箱中，并且具有连接至所述机器的装置，包括利用电线或无线连接。

根据另一个优选的实施方案，所述变压装置是大的入口间隔电压装置。

根据另一个优选的实施方案，所述变压装置具有的额定功率为至多600W，优选地至多450W。

根据另一个优选的实施方案，所述内部能源以能量储存装置的形式提供，其具有的额定的能量储存容量和放电容量足够制备至少六次、优选地至少十二次、更优选地至少十八次20至50ml、温度要求在80℃至100℃之间，且压力为至少8bar的饮料或具有同等能量服务数量的饮料。

根据另一个优选的实施方案，所述能量储存装置具有120Wh、优选地80Wh的最大额定储存容量，和至少5C、优选地至少10C的放电容量。

根据另一个优选的实施方案，所述外部能源包括具有电压高于50V的配电网，和具有任何电压且提供以使其可以操作上连接机器的能量产生和/或存储装置。

本发明的另一个目标是提供一种能够最优化使用可用能源的方法，特别地考虑到所述机器制备饮料的基本上不间断地可利用性和使内部能源的充电时间最小化。

利用如下方法实现该目的，根据该方法，一旦开启机器，能量管理装置鉴别(包括利用识别和/或表征)所述至少一个内部能源和所述至少一个外部能源的能量的可利用性，和通过机器中提供的能量消耗元件能量需求，并确定向能量消耗设备和/或所述至少一个内部能源供应电能，其中在所述内部能源不可利用的情况下，则所述能量管理装置确定利用所述至少一个外部能源向所述能量消耗设备进行能量供应，优选地只向所述能量消耗设备进行能量供应。

因此，结果是通过所述至少一个外部能源提供给所述能量消耗设备能量供应，优选地只向这些能量消耗设备提供能量供应，从而提供在机器和所述至少一个外部能源之间建立功能联系之后不久、优选地就在建立功能联系之后制备饮料的可能性，并且从而使所述内部能源充电所需时间段最短，而且不会影响所述机器在所述时间期间制备饮料的可利用性。

而且，根据本发明的方法，所述能量管理装置确定由所述外部能源供应能量，至少直到达到所述至少一个内部能源的给定充电水平。优选地，当将机器连接到所述外部能源时，保持由所述外部能源供应能量。

根据一个优选的实施方案，所述方法进一步包括其中所述能量管理装置确定在没有正请求或制备饮料的时间期间向所述至少一个内部能源供应能量的步骤，从而使所述内部能源充电所需的时间期间最短，而不会影响该机器在此时间期间制备饮料的可利用性。

根据另一个优选的方案，所述能量管理装置确定同时向所述能量消耗设备和所述至少一个内部能源供应能量。

根据另一个优选的实施方案，所述能量管理装置确定当外部能源可利用时，甚至在所述至少一个内部能源达到最大能量级之后，由外部能源提供给所述能量消耗设备能量供应。

根据另一个优选的实施方案，向所述至少一个内部能源的能量供应是利用调节脉宽调制信号进行的，从而提供基本上恒定的充电电流，直到达到给定电压值，其中保持所述电压值直到所述充电电流低于给定的，优选地低于之前定义的、参考的电压值的。

在本说明书的范围内，“内部能源”应当理解为具有或不具有来自任何一次能源的最终能量产生能力的装置和/或相应的操作连接装置，包括能量储存和转化装置，比如例如电池和类似物，并且在用于制备饮料的机器没有连接固定配电网下，提供能量供应，特别是电能。

在本发明的范围内，据认为内部能源相当于暂时存储或蓄积的任何能量形式，其能够随后供应电能，特别地基于电化学和/或电磁能量转化过程操作的那些装置，比如例如电池和类似物，特别是在低压下。而且，据认为内部能源相当于在用于制备饮料的机器内或机器外提供的能量装置，具有或不具有从外部接入和/或替代的可能性，优选地配置仅用于制备饮料的机器使用。

用于制备饮料的机器执行如下方法，包括将至少一种加工流体，例如水加热直到80℃-100℃的温度，和/或加压至少一种加工液体至少8bar的压力。

根据本发明用于制备饮料的机器用于制备咖啡、奶、茶和类似饮料，并且使用水、奶、茶和类似饮料作为加工流体。

附图说明

现在，将基于优选的实施方案和附图更详细地解释本发明。

附图显示∶

图1：根据本发明的机器(1)的第一实施方案的剖切侧视图、正视图和俯视图的示意图；

图2：根据本发明的机器(1)的第二个实施方案的剖切侧视图、正视图和俯视图的示意图；

具体实施方式

图1表示利用提取可食用的芳香物质比如例如咖啡、茶和类似饮料制备饮料的机器(1)的左上角的侧视图、右上角的正视图和左下角的俯视图的示意图。机器(1)具有储液室(以阴影表示)和多个能量消耗设备(2)，包括加工流体(包括水)的加热和加压装置，共同且以简单的方式表示。

根据本发明的第一个方面，当以自动模式操作和当连接到外部能源比如例如固定的配电网时，机器(1)具有确保该机器仅在低压下操作的电路和能量管理装置(5)，所述低压优选地在24和36V之间、优选直流电(DC)。基于连接至外部能源的操作通过利用变压装置(6)提供。

而且，机器(1)可以以基于机器的机箱内部或外部提供的至少一个内部能源(3)的自动模式和以可移动方式或非可移动方式操作。特别地，所述能量管理装置(5)鉴别(包括利用识别和表征)例如以电化学电池或类似物的形式提供的至少一个内部能源(3)的能量可利用性，并且根据外部能源(4)的可利用性和饮料制备的要求控制其充电和放电的操作。

在这个意义上，如果所述内部能源(3)的能级低于之前定义的最低水平，则就在机器(1)连接外部能源(4)之后准备制备饮料，因为能量管理装置(5)确定外部能源直接供应给能量消耗设备(2)，和同时或在饮料制备请求之间的间隔供应给所述内部能源(3)。根据本发明的机器(1)提供制备饮料的高水平的容易性，即使在紧接在连接至外部能源(4)之后和存在的内部能源(3)处于降低的能量水平的时期中。因此，是有利地。

图2以类似的方式且与图1对应的那些视图显示根据本发明的机器(1)的第二个实施方案。

如前所述，根据另一个本发明的方面，提供能量管理装置(5)和能量消耗设备(2)以及电路，以使机器(1)一直在低于50VDC、优选地在24V和36VDC之间的低压直流电下操作。该解决方案存在一些优点，包括更好的使用安全性和没有元件、特别是流体加热装置的备份。而且，该解决方案使有可能一直使用同一元件，与给定地区中能量配电网的额定电压值无关。

在这个意义上，用于制备饮料的机器(1)进一步具有变压装置(6)，优选地作为用于提供直流电(DC)的宽的入口间隔装置提供，配置在具有比低压更大电压的外部能源(4)与机器(1)的其它元件之间。特别地，所述变压装置(6)可以提供在机器(1)的主机箱的外部或其内部。

根据一个优选的实施方案，变压装置(6)提供在以调节方式与机器(1)机箱的一部分啮合的元件中，如图2所示。

Claims (15)

1.由至少一种芳香物质制备饮料的机器(1)，所述饮料包括浓缩咖啡类型的咖啡和类似饮料，所述机器具有：

-多个电能消耗设备(2)，

-至少一个内部能源(3)，

-适于所述机器(1)功能连接至少一个外部能源(4)的连接装置，和

-提供的能量管理装置(5)，以使其可以管理和调节电力供应和分配给至少一些所述电能消耗设备(2)，

其特征在于，提供所述电能消耗设备(2)，以使它们可以仅使用低压电能，包括来自所述至少一个内部能源(3)或来自所述至少一个外部能源(4)或同时来自这两类能源(3,4)的低压电能，其中进一步提供所述能量管理装置(5)，以使其可以鉴别所述内部能源(3)和/或所述外部能源(4)中能量的可利用性，并且确定使用所述内部(3)和/或所述外部(4)能源中的哪个能源(3,4)至少作为可利用能量的一部分。

2.根据权利要求1的机器(1)，其特征在于提供所述电能消耗设备(2)，以使它们可以仅使用电压值低于50V，优选地在24V和36V之间，优选直流电(DC)的电能，其中所述机器(1)进一步具有用于连接具有较高额定电压的外部能源(4)的变压装置(6)。

3.根据权利要求1或2的机器(1)，其特征在于提供所述能量管理装置(5)，以使其可以确定何时由所述内部能源或所述外部能源(4)或同时由两种类型的能源(3，4)提供给电能消耗设备(2)和/或提供给哪个电能消耗设备(2)。

4.根据权利要求1至3中任一项的机器(1)，其特征在于提供所述能量管理装置(5)，以使其可以确定能量供应周期的顺序和这些供应周期之间的间隔，以及改变至少一些所述电能消耗设备(2)的操作参数，所述电能消耗设备包括流体加压装置和流体加热装置。

5.根据权利要求1至4中任一项的机器(1)，特征在于提供所述能量管理装置(5)，以使其在每种饮料制备循环期间可以将提供给所述电能消耗设备(2)的平均功率值限定为最大450W，优选地最大350W。

6.根据权利要求1至5中任一项的机器(1)，其特征在于所述电能消耗设备(2)包括流体加压装置和流体加热装置，并且其中其操作参数是相同的，与所述外部能源(4)提供的电压值无关。

7.根据权利要求2至6中任一项的机器(1)，其特征在于所述变压装置(6)被提供给所述机器机箱(1)外部，优选地在相应的机箱中，并且具有连接至所述机器(1)的装置，包括利用电线或无线连接。

8.根据权利要求2至7中任一项的机器(1)，特征在于所述变压装置(6)为大的入口间隔电压装置。

9.根据权利要求2至8中任一项的机器(1)，其特征在于所述变压装置(6)具有的额定功率为至多600W，优选地至多450W。

10.在饮料制备机器中，特别是根据前述权利要求1至9中任一项所述的制备饮料的机器(1)的操作方法，包括下述步骤：

-开启所述机器(1)；

-利用机器(1)中提供的能量管理装置(5)鉴定用于向所述机器(1)中提供的电能消耗设备(2)提供电能的至少一个内部能源和/或至少一个外部能源(4)的可利用性，

-利用所述能量管理装置(5)，确定向所述电能消耗设备(2)和/或所述至少一个内部能源(3)的电能供应，

其中，在内部能源(3)不可利用的情况下，所述能量管理装置(5)确定由至少一个外部能源(4)向所述电能消耗设备(2)供应电能，优选地只向所述电能消耗设备(2)供应电能。

11.根据权利要求10的方法，其特征在于所述能量管理装置(5)确定在其中没有正请求或制备饮料的时间期间向所述至少一个内部能源供应电能。

12.根据权利要求10和11的方法，其特征在于所述能量管理装置(5)确定同时向所述电能消耗设备(2)和所述至少一个内部能源(3)供应电能。

13.根据权利要求10至12的方法，其特征在于所述能量管理装置(5)确定由所述外部能源(4)向所述电能消耗设备(2)供应电能，只要所述外部能源是可利用的，甚至在所述至少一个内部能源(3)达到最高能量级之后。

14.根据权利要求10至13的方法，其特征在于向所述至少一个内部能源(3)供应电能是利用脉宽调制信号进行的，以便提供基本上恒定的充电电流，直到达到之前定义的电压值，其中保持该电压值直到所述充电电流低于给定的参考电压值的，优选地低于之前定义的参考电压值的。

15.根据权利要求10至14的方法，其特征在于所述能量管理装置(5)提供能量可利用性的指示显示器，优选地利用所述机器(1)的至少一个使用界面来辨别所述内部能源(3)和所述外部能源(4)。